卡莎规则

科技工作者之家 2020-11-17

卡莎规则(英语:Kasha's rule)是光化学中有关激发态分子的重要原理。卡莎规则指出,对于多重态的分子,光子仅能由最低激发态发射。此光子可以以荧光或者磷光的形式发射。 因此,发射光的波长和激发光的波长无关。

简介卡莎规则(英语:Kasha's rule)是光化学中有关激发态分子的重要原理。卡莎规则指出,对于多重态的分子,光子仅能由最低激发态发射。此光子可以以荧光或者磷光的形式发射。 因此,发射光的波长和激发光的波长无关。1

光化学光化学(英语:photochemistry),是化学的一个分支,是一门研究物质因受光的影响而产生化学效应的学科。这里的光通常指紫外光或可见光。光化学与其他化学的本质区别在于光化学涉及激发态。

最早进行光化学研究的学者是意大利化学家贾科莫·恰米奇安,从1886年开始,他与意大利化学家Paolo Silber共同完成了“苯醌向对苯二酚的转化”以及“硝基苯在醇溶液中的光化学作用”等研究,他也可被认为是太阳能电池板之父。在1912年的第8届国际应用化学大会上,他以“光化学的未来”为题发表了一篇演讲,展望了光化学在未来可能起到的重要作用。

光化学的定义有不同的表述。C. H. Wells认为,光化学研究的是“吸收了紫外光或可见光的分子所经历的化学行为和物理过程”。N. J. Turro则认为“光化学研究的是电子激发态分子的化学行为和物理过程”。由于电子激发态通常由分子吸收紫外光或可见光形成,所以上述两种定义的实质是一样的。1

激发态激发是在任意能级上能量的提升。在物理学中有对于这种能级有专门定义:往往与一个原子被激发至激发态有关。

在量子力学中,一个系统(例如一个原子,分子或原子核)的激发态是该系统中任意一个比基态具有更高能量的量子态(也就是说它具有比系统所能具有的最低能量要高的能量)。

一般来说,处于激发态的系统都是不稳定的,只能维持很短的时间:一个量子(例如一个光子或是一个声子)在发生自发辐射或受激辐射后,只在能量被提升的瞬间存在,随即返回具有较低能量的状态(一个较低的激发态或基态)。这种能量上的衰减一般被称为“衰变”(decay),它是“激发”的逆过程。

持续时间较长的激发态被叫做亚稳态(metastable)。同质异能素(nuclear isomers)与单线态氧(singlet oxygen)就是其中的两个例子。2

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本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所

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